El receptor de aerobactina IutA, una proteína aislada en columna de agarosa, no es esencial para la infección por Escherichia coli uropatógena

Apenas alguns relatos na literatura demonstram que lectinas são importantes nos processos de colonização e infecção por Escherichia coli. A falta de compreensão clara dos mecanismos envolvendo lectinas, no processo de colonização por E. coli, motivou a realização deste estudo para se identificar a presença de outras lectinas não descritas em E. coli. Neste trabalho, isolou-se uma proteína de 75kDa de E. coli em coluna de Sepharose, correspondente ao receptor de aerobactina férrica (IutA). A associação de IutA com virulência de cepas de E. coli é controversa, principalmente em E. coli uropatogênica (UPEC), o que levou a se avaliar a presença do gene iutA em UPECs isoladas de pacientes com infecção urinária. O gene \ud estava presente em 38% dos isolados, sugerindo fraca associação com virulência. Devido à existência de redundância nos sistemas de captura de ferro, sugere-se, aqui, que IutA possa ser vantajosa, mas não essencial para UPEC.Although many proteins have been described involved in Escherichia coli colonization and infection, only few reports have shown lectins as important components in these processes. Because the mechanisms underlying E. coli colonization process involving lectins are not fully understood, we sought to identify the presence of other non-described lectins in E. coli. Here, we isolated a 75-kDa protein from E. coli on Sepharose column and identified it as ferric aerobactin receptor (IutA). Since IutA is controversially associated with virulence of some E. coli strains, mainly in uropathogenic E. coli (UPEC), we evaluated the presence of iutA gene in UPEC isolated from patients with urinary infection. This gene was present in only 38% of the isolates, suggesting a weak association with virulence. Because there is a redundancy in the siderophore-mediated uptake systems, we suggest that IutA can be advantageous but not essential for UPEC.La falta de una clara comprensión de los mecanismos de participación de las lectinas en el proceso de colonización por Escherichia coli, nos motivó a identificar la presencia de otras lectinas que no han sido descritas en Escherichia coli. En este estudio, se aisló una proteína de 75kDa de Escherichia coli en una columna de Sepharosa, correspondiente al receptor de aerobactina (IutA). La asociación de IutA con cepas virulentas de Escherichia coli es controvertido, especialmente en Escherichia coli uropatógena (UPEC), lo que nos llevó a evaluar la presencia del gen iutA en UPECs aisladas de pacientes con infección urinaria. El gen estaba presente en 38% de los aislamientos, lo que sugiere una débil asociación con la virulencia. Debido a la existencia de redundancia en los sistemas de captura de hierro, se sugiere que IutA puede ser una ventaja, sin embargo no es esencial para la UPEC.FAPESP [06/04482-6

Ferric aerobactin receptor from Escherichia coli IutA: a new type 1 T-independent antigen

Alguns fatores de virulência em bactérias de microbiota normal, tais como sideróforos moléculas captadoras de ferro e determinadas fímbrias, possibilitam que esses microorganismos causem infecção quando a colonização ocorre fora de seu habitat normal. Dentre as diferentes espécies bacterianas da microbiota normal com potencial para causar doenças, como as infecções do trato urinário (ITUs), destaca-se Escherichia coli. Certas cepas dessa espécie bacteriana apresentam um plasmídeo (pColV) que contém um gene que codifica IutA, o receptor para a aerobactina férrica, que é um sideróforo frequentemente associado às ITUs. Recentemente, nosso grupo estabeleceu que IutA apresenta a capacidade de induzir proliferação de linfócitos B. Neste trabalho, objetivamos identificar as moléculas e os mecanismos que modulam a proliferação de linfócitos B induzida por IutA recombinante (rIutA) de E. coli. Para avaliar se a proliferação era dependente de outras células, foram realizados ensaios de proliferação de células B marcadas com CFSE utilizando o sobrenadante de macrófagos ou células dendríticas estimulados com rIutA, por 24 horas, ou coculturas em placas de transwell. As análises desses ensaios revelaram que a proliferação das células B induzida por rIutA é dependente de moléculas liberadas por células acessórias, ou seja, ocorre de forma indireta. Os resultados dos ensaios utilizando células deficientes da molécula adaptadora MyD88 mostraram dependência da sinalização por essa molécula nos linfócitos B, mas não nas células acessórias, para que ocorresse a proliferação. Posteriormente, os ensaios in vitro utilizando células de animais deficientes para TLR4, TLR2 e IL-33R mostraram que a sinalização por esses receptores é dispensável. Contrariamente, a utilização do antagonista do receptor de IL-1 reduziu significativamente a proliferação de células B tratadas com esse antagonista. Além disso, identificamos que rIutA leva à expressão de IL-1 em macrófagos e células dendríticas estimuladas com essa proteína. Assim, nossos resultados sugerem que rIutA de E. coli induz a proliferação policlonal de linfócitos B de maneira independente de células T, por um mecanismo mediado por células acessórias, como macrófagos e células dendríticas. Embora não identifiquemos o receptor macrofágico ou das células dendríticas a qual rIutA se liga, sugerimos que a ação de rIutA sobre essas células induz a produção de IL-1 que age sobre seu receptor em células B, induzindo-as a proliferação. Esses resultados abrem perspectivas de estudo de IutA como molécula estimuladora do tecido linfóide associado a mucosa, assim como evasina de E. coli patogênicas.Indigenous bacteria may contain some virulence factors, such as siderophores iron chelator molecules and fimbriae, that allow these microorganisms to become pathogens in sites others than their normal habitat. Among the different indigenous bacterial species in the gut, Escherichia coli is one with potential to cause infections, mainly urinary tract infection (UTI). Certain strains of E. coli have a plasmid (pColV), which encode ferric aerobactin outer membrane receptor, IutA, often associated with UTI. Our group has recently described IutA as an inducer of B cell proliferation. Here, we identify the molecules and mechanisms that modulate the proliferation of B lymphocytes induced by recombinant IutA (rIutA) from E. coli. To determine whether the B cell proliferation induced by rIutA is dependent on other cell, we carried out assays with CFSE-labeled B cells cocultured separately with macrophages or dendritic cells stimulated with rIutA using transwell membranes or incubated with conditioned medium from these cells. The analysis of the results showed that rIutA indirectly induced the proliferation of B cells in a manner dependent on molecules released by accessory cells. When we analyzed the ability of rIutA in inducing proliferation of cells from mice deficient in adapter molecule MyD88, we found that this signaling molecule is crucial for signaling induced by rIutA in B cells, but not in accessory cells. A similar analysis with cells from mice deficient in Toll like receptor (TLR) 4, TLR2 or inteukin (IL-) 33 receptor revealed that these receptors were not required for rIutA signaling of any tested cells. Conversely, the pretreatment of the B cells with IL-1 receptor antagonist significantly decreased the proliferation of these cells in response to conditioned medium from cultures of IutAstimulated macrophages. Moreover, we determined that rIutA induced the expression of IL-1 in macrophages and dendritic cells stimulated with IutA. Altogether, our results suggest that IutA from E. coli induces polyclonal B-cell proliferation independently of T cells in a mechanism mediated by accessory cells such as macrophages and dendritic cells. Although the IutA-binding receptors from macrophages and dendritic cells have not been identified, we suggested that rIutA induces these cells to produce IL-1, which in turns acts on its receptor on B cells, triggering proliferation. These results open perspectives for studying IutA as a molecule that stimulates the mucosa-associated lymphoid tissue and as an immune-evasion molecule from pathogenic E. coli

Monophosphoryl lipid A and diidrolipoil dehydrogenase from Paracoccidioides brasiliensis have therapeutic effect on experimental paracoccidioidomycosis

Paracoccidioidomicose (PCM) é uma micose sistêmica causada por fungos dimórficos do gênero Paracoccidioides - P. brasiliensis ou P. lutzii. A alta incidência da PCM no Brasil, somada à gravidade que o quadro clínico pode assumir e ainda à ausência de um antifúngico de baixa toxicidade para tratamento de curta duração, motivaram a avaliação de adjuvantes e caracterização dos componentes antigênicos de P. brasiliensis em um modelo imunoterapêutico de PCM. Assim, inicialmente, avaliou-se o efeito de monofosforil lipídeo A (MPLA) de Salmonella minnesota, PAM3CSK4, hidróxido de alumínio e AS04 em camundongos cronicamente infectados com P. brasiliensis. Quando camundongos da linhagem BALB/c foram infectados pela via intratraqueal com 3 × 105 leveduras de P. brasiliensis, tratados no dia 20 após a infecção com um dos adjuvantes e analisados 30 dias após a administração do tratamento, observou-se que MPLA, ao contrário dos outros adjuvantes, induziu (1) uma redução significativa no número de unidades formadoras de colônias (UFC), (2) uma expressiva diminuição no número de granulomas e células fúngicas no tecido pulmonar e (3) uma resposta imunológica protetora (Th1) quando comparado aos animais controle tratados com PBS. Quanto ao rastreamento de antígenos de P. brasiliensis candidatos a agentes terapêuticos, evidenciou-se que as frações proteicas da preparação de exoantígenos (ExoAg) eram as mais promissoras. Dentre essas frações, a que continha o ExoAg majoritário diidrolipoil desidrogenase induziu maior porcentagem de proliferação de linfócitos T CD3+ esplênicos de camundongos infectados e tratados com MPLA. O gene de diidrolipoil desidrogenase foi clonado em vetor de expressão e a proteína recombinante produzida, purificada e utilizada no protocolo terapêutico da PCM experimental. Surpreendentemente, a administração terapêutica de diidrolipoil desidrogenase recombinante induziu uma redução significativa na contagem de UFC dos animais infectados cronicamente com P. brasiliensis, mesmo na ausência de adjuvantes, o que não foi observado quando foi administrada a preparação de ExoAg nos animais. A localização subcelular de diidrolipoil desidrogenase, por microscopia eletrônica de transmissão, utilizando anticorpos policlonais de camundongos contra essa proteína, mostrou que a mesma está localizada na mitocôndria e também no citoplasma. A análise da expressão gênica diferencial de diidrolipoil desidrogenase em P. brasiliensis mostrou que essa proteína é significativamente mais expressa em leveduras em comparação a hifas e formas de transição. Em conclusão, nossos resultados mostram os efeitos benéficos de MPLA na PCM experimental e sugerem que diidrolipoil desidrogenase é um alvo terapêutico potencial para o tratamento da PCM.Paracoccidioidomycosis (PCM) is a systemic mycosis caused by the dimorphic fungus Paracoccidioides - P. brasiliensis and P. lutzii. The high incidence of PCM in Brazil, added to the severity of the disease and the absence of an antifungal that brings together low toxicity and short-term treatment, led us to evaluate adjuvants and characterize antigenic components of P. brasiliensis that could be used as immunotherapy in an experimental model of PCM. In this work, firstly, we evaluated monophosphoryl lipid A (MPLA) from Salmonella minnesota, PAM3CSK4, aluminum hydroxide and AS04 in mice chronically infected with P. brasiliensis. When mice were infected intratracheally with 3 × 105 P. brasiliensis yeasts, treated with one of the adjuvants or vehicle on day 20 postinfection, and analyzed 30 days after the treatment, we observed that MPLA, unlike other adjuvants, induced (1) a significant reduction in the number of colony forming units (CFU) in the lungs of the mice, (2) an expressive decrease of granulomas and yeast cells in lung tissue, and (3) a more protective immune response (Th1) when compared with the control mice. Concerning to detection of antigens for PCM therapy, we noticed that among the fractions of a preparation of exoantigens (ExoAg), the one containing the protein identified as dihydrolipoyl dehydrogenase induced a high percentage of proliferation of splenic CD3+ T lymphocytes from mice infected and treated with MPLA. The gene of dihydrolipoyl dehydrogenase was cloned into expression plasmid vector, and the recombinant protein produced, purified and used in the therapeutic protocol of experimental PCM. Surprisingly, the therapeutic administration of recombinant dihydrolipoyl dehydrogenase, but not ExoAg preparation, induced a significant reduction in fungal load in the animals chronically infected with P. brasiliensis, even in the absence of adjuvants. Immunogold labeling and transmission electron microscopy revealed that the dihydrolipoyl dehydrogenase is localized in mitochondria and cytoplasm of P. brasiliensis. The differential expression of dihydrolipoyl dehydrogenase gene in P. brasiliensis showed that yeast had an expression more significant than hyphae, with an intermediate level of gene expression in the transitional forms. In conclusion, our results show that MPLA and dihydrolipoyl dehydrogenase are potential therapeutic targets for the treatment of PCM due to their beneficial effects in a therapy model of PCM

Detrimental effect of fungal 60-kDa heat shock protein on experimental Paracoccidioides brasiliensis Infection

The genus Paracoccidioides comprises species of dimorphic fungi that cause paracocci-dioidomycosis (PCM), a systemic disease prevalent in Latin America. Here, we investigated whether administration of native 60-kDa heat shock protein of P. brasiliensis (nPbHsp60) or its recombinant counterpart (rPbHsp60) affected the course of experimental PCM. Mice were subcutaneously injected with nPbHsp60 or rPbHsp60 emulsified in complete's Freund Adjuvant (CFA) at three weeks after intravenous injection of P. brasiliensis yeasts. Infected control mice were injected with CFA or isotonic saline solution alone. Thirty days after the nPbHsp60 or rPbHsp60 administration, mice showed remarkably increased fungal load, tissue inflammation, and granulomas in the lungs, liver, and spleen compared with control mice. Further, rPbHsp60 treatment (i) decreased the known protective effect of CFA against PCM and (ii) increased the concentrations of IL-17, TNF-alpha, IL-12, IFN-gamma, IL-4, IL-10, and TGF-beta in the lungs. Together, our results indicated that PbHsp60 induced a harmful immune response, exacerbated inflammation, and promoted fungal dissemination. Therefore, we propose that PbHsp60 contributes to the fungal pathogenesis119FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP2009/14777-1; 2013/12278-3; 2009/03235-3; 2012/08552-

Detrimental Effect of Fungal 60-kDa Heat Shock Protein on Experimental <i>Paracoccidioides brasiliensis</i> Infection

<div><p>The genus <i>Paracoccidioides</i> comprises species of dimorphic fungi that cause paracoccidioidomycosis (PCM), a systemic disease prevalent in Latin America. Here, we investigated whether administration of native 60-kDa heat shock protein of <i>P</i>. <i>brasiliensis</i> (nPbHsp60) or its recombinant counterpart (rPbHsp60) affected the course of experimental PCM. Mice were subcutaneously injected with nPbHsp60 or rPbHsp60 emulsified in complete’s Freund Adjuvant (CFA) at three weeks after intravenous injection of <i>P</i>. <i>brasiliensis</i> yeasts. Infected control mice were injected with CFA or isotonic saline solution alone. Thirty days after the nPbHsp60 or rPbHsp60 administration, mice showed remarkably increased fungal load, tissue inflammation, and granulomas in the lungs, liver, and spleen compared with control mice. Further, rPbHsp60 treatment <i>(i)</i> decreased the known protective effect of CFA against PCM and <i>(ii)</i> increased the concentrations of IL-17, TNF-α, IL-12, IFN-γ, IL-4, IL-10, and TGF-β in the lungs. Together, our results indicated that PbHsp60 induced a harmful immune response, exacerbated inflammation, and promoted fungal dissemination. Therefore, we propose that PbHsp60 contributes to the fungal pathogenesis.</p></div

Native PbHsp60 increase fungal load in <i>P</i>. <i>brasiliensis</i>-infected mice.

<p>(A) Isolation of nPbHsp60 from <i>P</i>. <i>brasiliensis</i> by using a fetuin—agarose column equilibrated with 20 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4). Chromatography was monitored spectrophotometrically at 280 nm. The fraction eluted with 1 M NaCl was concentrated, dialyzed against 20 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4), and analyzed by performing SDS-PAGE with a 12.5% gel. The gel was stained with Coomassie brilliant blue. Migration positions of molecular mass markers are shown on MW in kDa. (B) Mice injected with 1 × 10⁶ <i>P</i>. <i>brasiliensis</i> yeast cells were treated with or without CFA or nPbHsp60 on day 21 postinfection. Lung homogenates were obtained from these mice on day 30 after the treatment and were analyzed for the CFU of <i>P</i>. <i>brasiliensis</i> yeast. Data are expressed as the mean ± standard deviation of five mice per group; *<i>P</i> < 0.05 compared to the other groups.</p

Treatment of <i>P</i>. <i>brasiliensis</i>-infected mice with rPbHsp60 emulsified or not in CFA increases the concentration of all the tested cytokines.

<p>Mice injected with 1 × 10⁶ <i>P</i>. <i>brasiliensis</i> yeast cells were treated with <b>PBS</b>, <b>CFA</b>, rPbHsp60 alone (<b>rPbHsp60</b>) or emulsified in CFA (<b>PbHsp60 + CFA</b>) on day 21 postinfection. Lung homogenates obtained from these mice on day 30 after the treatment were analyzed for the concentrations of (A) IL-12, (B) IFN-γ, (C) TNF-α, (D) IL-17, (E) IL-4, (F) IL-10, and (G) TGF-β. Data are expressed as the mean ± standard deviation of five mice per group obtained from three independent experiments; *<i>P</i> < 0.05 compared with the other groups.</p